CN206799470U - 一种烷烃脱氢反应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型有关于一种烷烃脱氢反应系统，其通过设置的流量计，压力变送器和温度变送器采集工艺实时工况，在设定的工艺条件下，每台反应器的进出口及物料管线上切断阀被依次依序打开或关闭，使各反应器进入不同的工作阶段，通过合理错开多台反应器的操作，使得任何给定时间里：(a)一台反应器正在进行脱氢反应；(b)一台反应器正在进行反应器再生；(c)其余反应器正在进行抽真空/催化剂还原、蒸汽吹扫或阀门切换。使得反应器的脱氢阶段由间歇式工作变为连续性工作，从而确保装置生产产品的连续及系统物料和能源的供给与使用达到平衡和稳定。

Description

一种烷烃脱氢反应系统

技术领域

本实用新型涉及烷烃脱氢领域，具体涉及一种烷烃脱氢反应系统。

背景技术

近年来，C3和C4烷烃脱氢制烯烃成为国内外液化气综合利用的重点，如丙烷催化脱氢制丙烯、异丁烷催化脱氢制异丁烯等，上述工艺采用固定床反应器技术路线，反应器做为工艺流程的核心，从原料气到产品气的生产过程中反应器需要经历以下阶段：原料气体进入反应器首先通过高温催化剂进行脱氢阶段；脱氢反应需要的热量是由催化剂提供，因反应过程是吸热反应所以催化剂床层温度随反应时间会逐渐降低。当催化剂的温度不足以维持烃类气体的转化率时，需要反应器切入蒸汽进行吹扫阶段；而后反应器再切入热空气进行催化剂床层加热，热空气在使催化剂温度提升的同时烧掉反应步骤中在催化剂上形成的少量结焦体达到对催化剂的再生作用；随后是抽真空和催化剂还原阶段。即，每台反应器需经历蒸汽吹扫，催化剂再生，抽真空/还原，脱氢反应工况4个阶段。上述内容可以得出单台反应器的脱氢反应是间歇式的，这就使得工艺装置不容易实现连续生产，反应器操作难度大，系统物料和能源的消耗不平衡不连续，使得能耗升高，总体经济效益低下。

发明内容

本实用新型的目的在于，克服现有的烷烃脱氢反应系统存在的缺陷，而提供一种新型结构的烷烃脱氢反应系统，所要解决的技术问题是使系统中的脱氢反应器顺序脱氢，使得工艺装置的脱氢反应可以连续进行，从而更加适于实用。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种烷烃脱氢反应系统，其包括多台反应器1、原料气输送管线2、吹扫丙烷输送管线3、再生空气输送管线4、还原气体输送管线5、吹扫蒸汽输送管线6以及氮气输送管线7，所述原料气输送管线2通过原料气进口阀9与反应器1的原料气进口8连接；所述再生空气输送管线4、吹扫丙烷输送管线3以及氮气输送管线7分别通过再生空气入口阀11、注气阀12以及注气吹扫阀13与反应器1的再生空气进口10连接；所述还原气输送管线5和吹扫蒸汽输送管线6分别通过还原气阀14和蒸汽吹扫阀16与反应器1的蒸汽和还原气进口15连接；所述反应器1的抽空口17通过抽真空阀28与抽空气管线18连接；其再生空气出口19通过再生空气出口阀20与烟气输送管线21连接；其产品出口22通过产品气出口阀23与产品输送管线24连接；所述产品输送管线24总管末端设有反应产物出口压力变送器25；所述抽空管线18总管末端设有抽真空压力变送器26；所述还原气体输送管线5的总管上设有还原气体流量累计器31；所述吹扫蒸汽输送管线6的总管上设有吹扫蒸汽流量累计器30；所述反应器1上还设有反应器压力变送器32和反应器温度变送器33；所述原料气进口阀9、再生空气入口阀11、注气阀12、注气吹扫阀13、还原气阀14、蒸汽吹扫阀16、抽真空阀28、再生空气出口阀20、产品气出口阀23、产品气出口压力变送器25、抽真空压力变送器26吹扫蒸汽流量累计器30、还原气体流量累计器31、反应器压力变送器32以及反应器温度变送器33均与控制器27连接。

本实用新型的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的烷烃脱氢反应系统，其中所述的控制器27为DCS控制器，且其匹配有操作台。

前述的烷烃脱氢反应系统，其中所述的原料气进口阀9、再生空气入口阀11、注气阀12、还原气阀14、蒸汽吹扫阀16、再生空气出口阀20、产品气出口阀23、抽真空阀28的执行机构上都配有阀位回讯开关。

前述的烷烃脱氢反应系统，其中所述的再生空气出口阀20与烟气输送管线21之间还设有再生空气取样阀29。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本实用新型烷烃脱氢反应系统可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：本实用新型通过设置的流量计，压力变送器和温度变送器采集工艺实时工况，在设定的工艺条件下，每台反应器的进出口及物料管线上切断阀被依次依序打开或关闭，使各反应器进入不同的工作阶段(蒸汽吹扫，催化剂再生，抽真空/还原，脱氢反应)，通过合理错开多台反应器的操作，使得任何给定时间里：(a)一台反应器正在进行脱氢反应；(b)一台反应器正在进行反应器再生；(c)其余反应器正在进行抽真空/催化剂还原、蒸汽吹扫或阀门切换。使得反应器的脱氢阶段由间歇式工作变为连续性工作，从而确保装置生产产品的连续及系统物料和能源的供给与使用达到平衡和稳定。

附图说明

图1为本实用新型单台反应器工作示意图；

图2为本实用新型烷烃反应系统系统组成图；

图3为四台反应器完整循环周期表。

【主要元件符号说明】

1：反应器

2：原料气输送管线

3：吹扫丙烷输送管线

4：再生空气输送管线

5：还原气体输送管线

6：吹扫蒸汽输送管线

7：氮气输送管线

8：原料气进口

9：原料气进口阀

10：再生空气进口

11：再生空气入口阀

12：注气阀

13：注气吹扫阀

14：还原气阀

15：蒸汽和还原气进口

16：蒸汽吹扫阀

17：抽空口

18：抽空气管线

19：再生空气出口

20：再生空气出口阀

21：烟气输送管线

22：产品气出口

23：产品气出口阀

24：产品输送管线

25：产品气出口压力变送器

26：抽真空总管压力变送器

27：DCS控制器

28：抽真空阀

29：再生空气取样阀

30：吹扫蒸汽流量累计器

31：还原气体流量累计器

32：反应器压力变送器

33：反应器温度变送器

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的烷烃脱氢反应系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1-3，本实用新型有关于一种烷烃脱氢反应系统，其包括多台反应器1，原料气输送管线2、吹扫丙烷输送管线3、再生空气输送管线4、还原气体输送管线5、吹扫蒸汽输送管线6以及氮气输送管线7，其中所述原料气输送管线2通过原料气进口阀9与反应器1的原料气进口8连接；所述再生空气输送管线4通过再生空气入口阀11与反应器1的再生空气进口10连接；所述吹扫丙烷输送管线3通过注气阀12与再生空气进口10连接；所述氮气输送管线7通过注气吹扫阀13与再生空气进口10连接；所述还原气输送管线5通过还原气阀14与反应器1的蒸汽和还原气口15连接；所述吹扫蒸汽输送管线6通过蒸汽吹扫阀16与反应器1的蒸汽和还原气口15连接。

所述反应器1的抽空口17通过抽真空阀28与抽空气管线18连接；其再生空气出口19通过再生空气出口阀20与烟气输送管线21连接；其产品气出口22通过产品气出口阀23与产品输送管线24连接。其中所述产品输送管线24总管末端设有产品气出口压力变送器25；所述抽空气管线18总管末端设有抽真空压力变送器26。

所述还原气体输送管线5的总管设有还原气体流量累计器31，用于还原气体流量的监控；所述吹扫蒸汽输送管线6的总管设有吹扫蒸汽流量累计器30，用于吹扫蒸汽流量的监控。

所述反应器1上还设有反应器压力变送器32和反应器温度变送器33，用于反应器1内温度和压力的测量。

上述原料气进口阀9、再生空气入口阀11、注气阀12、注气吹扫阀13、还原气阀14、蒸汽吹扫阀16、抽真空阀28、再生空气出口阀20、产品气出口阀23、产品气出口压力变送器25、抽真空压力变送器26、吹扫蒸汽流量累计器30、还原气体流量累计器31、反应器压力变送器32以及反应器温度变送器33均与控制器27连接，上述阀门向控制器27发送其流量、压力温度等信号，并在控制器27的控制下工作。较佳的，所述控制器27为DCS控制器，该DCS控制器具有匹配的操作台。该DCS控制器通过设置的流量，压力，温度等来控制各反应器各阀门的工作状态。该DCS控制器通过开启或关闭反应器1的相关阀门，使各反应器进入不同的工作阶段(蒸汽吹扫，催化剂再生，抽真空/还原，脱氢反应)，通过合理错开多台反应器的操作，使得任何给定时间里：(a)一台反应器正在进行脱氢反应；(b)一台反应器正在进行反应器再生；(c)其余反应器正在进行抽真空/催化剂还原、蒸汽吹扫或阀门切换。从而确保装置的稳定连续运行。

较佳的，所述原料气进口阀9、再生空气入口阀11、注气阀12、还原气阀14、蒸汽吹扫阀16、再生空气出口阀20、产品气出口阀23、抽真空阀28的执行机构上都配有阀位回讯开关，用以确定阀门是否完全到关闭或打开状态。

较佳的，所述再生空气出口阀20与烟气输送管线21之间还设有再生空气取样阀29，用于再生空气的取样送检。

本实用新型一种烷烃脱氢反应系统其具体工作过程描述如下：

蒸汽吹扫阶段：该步骤主要是用低压蒸汽(0.38MPa，404℃)彻底吹扫反应器，从而扫去催化剂和反应器内残余的烃类气体。根据反应器体积计算所需吹扫蒸汽量，控制器27顺序控制设有的蒸汽吹扫总量累积检查，保证蒸汽吹扫量为510kg，通过吹扫蒸汽累计器30检测蒸汽吹扫总流量。

再生阶段：该步骤主要是通过热空气加热催化剂床层和再生催化剂，由于脱氢反应是吸热反应，当反应器温度降低时就需要通过热空气加热床体温度至起始的反应操作条件，同时燃烧催化剂以清除催化剂表面形成的结焦。在再生期间通过注入燃料气来补充热量，燃料气(燃料气注入时间为60S)在催化剂床内燃烧。

抽真空、还原阶段：脱氢反应采用负压操作，在反应器进料前需要对反应器进行抽真空，通过反应产物出口压力变送器25检测反应产物出口总管压力(不大于0.11MPa)；通过抽真空压力变送器26检测抽真空总管压力(不大于-0.05MPa)。在引入烃类原料之前将富氢燃料气引入反应器，在一个很短的时间里除去催化剂床所吸附的氧并加热，还原步骤减少了进料的氧化燃烧，从而降低的燃料的损耗，还原气总量为100Nm3，通过还原气流量累计器31检测还原气注入总流量。

脱氢反应阶段：烃类气体进入反应器开始脱氢反应，反应器里烃保持在0.05MPa(A)、550～620℃的操作条件下进行，通过反应器压力变送器32检测各反应器压力，通过反应器温度变送器33检测各反应器温度。

本发明通过合理错开多台反应器上述四个工作阶段的操作，通过控制反应器的相关阀门按照预定顺序良好有序的运行，使得烃类和加热空气实现稳定连续流动。本发明设定四台反应器的投入顺序为1#--4#--2#--3#，参阅图3，即当第一台反应器结束再生阶段，第四台反应器随即切入接收热空气；第四台反应器结束再生阶段，第二台反应器随即切入接收热空气；第二台反应器结束再生阶段，第三台反应器随即切入接收热空气。

以上对本专利做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本专利的内容并加以实施，并不能以此来限制本专利的保护范围，凡根据本专利的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本专利的保护范围内。

Claims (4)

1.一种烷烃脱氢反应系统，其包括多台反应器(1)、原料气输送管线(2)、吹扫丙烷输送管线(3)、再生空气输送管线(4)、还原气体输送管线(5)、吹扫蒸汽输送管线(6)以及氮气输送管线(7)，其特征在于：

所述原料气输送管线(2)通过原料气进口阀(9)与反应器(1)的原料气进口连接；

所述再生空气输送管线(4)、吹扫丙烷输送管线(3)以及氮气输送管线7分别通过再生空气入口阀(11)、注气阀(12)以及注气吹扫阀(13)与反应器(1)的再生空气进口连接；

所述还原气体输送管线(5)和吹扫蒸汽输送管线(6)分别通过还原气阀(14)和蒸汽吹扫阀(16)与反应器(1)的蒸汽和还原气进口连接；

所述反应器(1)的抽空口(17)通过抽真空阀(28)与抽空气管线(18)连接；其再生空气出口通过再生空气出口阀(20)与烟气输送管线(21)连接；其产品气出口通过产品气出口阀(23)与产品输送管线(24)连接；

所述产品输送管线(24)总管末端设有产品气出口压力变送器(25)；

所述抽空气管线(18)总管末端设有抽真空压力变送器(26)；

所述还原气体输送管线(5)的总管上设有还原气体流量累计器(31)；

所述吹扫蒸汽输送管线(6)的总管上设有吹扫蒸汽流量累计器(30)；

所述反应器(1)上还设有反应器压力变送器(32)和反应器温度变送器(33)；

所述原料气进口阀(9)、再生空气入口阀(11)、注气阀(12)、注气吹扫阀(13)、还原气阀(14)、蒸汽吹扫阀(16)、抽真空阀(28)、再生空气出口阀(20)、产品气出口阀(23)、产品气出口压力变送器(25)、抽真空压力变送器(26)、吹扫蒸汽流量累计器(30)、还原气体流量累计器(31)、反应器压力变送器(32)以及反应器温度变送器(33)均与控制器(27)连接。

2.根据权利要求1所述的烷烃脱氢反应系统，其特征在于，其中所述的控制器(27)为DCS控制器，且其匹配有操作台。

3.根据权利要求1所述的烷烃脱氢反应系统，其特征在于，其中所述的原料气进口阀(9)、再生空气入口阀(11)、注气阀(12)、还原气阀(14)、蒸汽吹扫阀(16)、再生空气出口阀(20)、产品气出口阀(23)、抽真空阀(28)的执行机构上都配有阀位回讯开关。

4.根据权利要求1所述的烷烃脱氢反应系统，其特征在于，其中所述再生空气出口阀(20)与烟气输送管线(21)之间设有再生空气取样阀(29)。